浙教版九年级上册第3章 能量的转化与守恒第5节 物体的内能精品教学课件ppt

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热机在人类生活中发挥着重要的作用。许多现代交通运输工具靠它来提供动力。热机的应用和发展推动了社会的快速发展，使人类步入工业化时代。
不同种类的热机有不同的结构，想一想热机的能量转化
热机有个共同特点：通过做功把内能转化为机械能。
喷气发动机将内能转化为机械能
(1)内燃机：内燃机就是燃料在机器气缸内燃烧的热机。
汽车是我们最熟悉的交通工具之一。在汽车上用的动力装置绝大多数属于内燃机。
①汽油机：以汽油为燃料的内燃机叫做汽油机。
②柴油机：以柴油为燃料的内燃机叫做柴油机。
（3）汽油机的工作过程
①汽油在汽油机的汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，推动活塞做功，把内能转化为机械能
②活塞在汽缸内往复运动，通过连杆带动曲轴转动。
④大多数的汽油机都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的循环往复来保证机器正常工作。
③活塞从汽缸的一端运动到汽缸的另一端的过程，叫做一个冲程。
进气门打开，排气门关闭，活塞从上向下运动，汽油和空气的混合物吸入汽缸。
进气门和排气门都关闭，活塞从下向上运动，压缩已吸入的燃料混合物。
在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃压缩后的燃料，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。
高温高压的燃气推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴转动，对外做功，实现把内能转化为机械能
进气门关闭，排气门打开，活塞从下向上运动，把废气排出汽缸
在一辆汽车的发动机中有多只汽缸，如四只、六只或八只汽缸，每一只汽缸都循环往复地重复“ 四个冲程”。
四个冲程，一次循环，曲轴两圈，一次做功。
简单的动画介绍汽油机工作原理
1、在汽油机的工作过程中，哪个冲程使汽车获得动力？在哪个冲程中汽车排出了尾气？
因内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，所以做功冲程使汽车获得动力；在排气冲程中排气门打开，尾气排出，所以排气冲程中汽车排出了尾气；
2、一个工作循环中，哪个冲程对外做功？其余冲程是靠什么完成的？
四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
压缩冲程：机械能转化成内能；做功冲程：内能转化成机械能。
3、压缩冲程和做功冲程能量发生了怎样转化？
汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。汽油机比柴油机轻巧；柴油机比汽油机效率高。
柴油机常用在坦克、机车、拖拉机、载重汽车和海轮上。
①热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，就是热机的效率。
汽油机的效率一般为20%~30%，柴油机的效率可达45%。提高热机效率，减少能源消耗，是人类不懈的追求。
②热机效率通常用百分数表示
热机的广泛使用，极大改变了人类的生活和工作方式。但是，热机在使用过程都要排出废气，这些废气中含有 SO2、NO2、CO2、CO 等对人类有害的气体，严重污染了空气，影响着人类和动植物的生存。减少热机中有害物质的排放量，已成为人类保护环境的重要举措。
喷气发动机也是一种内燃机，燃料在燃烧室中燃烧，燃气向后高速喷出，从而获得向前的动力。喷气发动机有空气喷气发动机（如图 3-71）和火箭喷气发动机（如图 3-72）两种。
空气喷气发动机工作时，需要利用大气中的氧气来助燃，这种发动机常使用在飞机上。火箭喷气发动机自带燃料和氧化剂，它工作时不需要外界的空气，既可以在大气层外的宇宙空间工作，还可以在水下工作。火箭喷气发动机常用来发射人造卫星和宇宙飞船。
火箭喷气发动机的主要部分是燃烧室和喷口，燃料和氧化剂混合后在燃烧室中燃烧，燃气以极高的速度从发动机底部的喷口向后喷出，从而产生极大的向前推力。火箭喷气发动机按使用的燃料不同，分为固体燃料火箭喷气发动机和液体燃料火箭喷气发动机。在广大科技工作者的努力下，我国的航空、航天技术得到了飞速发展，火箭及卫星技术已达到世界先进水平。
灶具、汽车、轮船、火力发电厂和各种火箭等，都是利用燃料燃烧所产生的热量工作的。
燃料种类很多，木柴、煤、石油、天然气、沼气等都是燃料。燃料燃烧时，能够放出热量。
燃料燃烧是物质剧烈氧化的过程。从能量转化的角度来看，燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。
你知道燃料燃烧时能量是如何转化的吗？
灶具使用液化石油气或天然气
（1）定义：1 kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
（2）在国际单位制中热值的单位是焦/千克，符号为J/kg。
常用燃料的热值（单位：J/kg）
由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量也不相同。
你能说出干木柴的热值是1.2×107 J/kg表示的意义吗？
表示1kg的干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107 J。
说明：燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。例如，用天然气烧水时，天然气燃烧放出的热量只有一部分传递给水，另一部分传递给盛水容器、炉子以及散失到空气中。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。
如图 3-74 是一辆汽车行驶过程中消耗的能量分配的扇形图。从图中可见，1 千克汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有 25% 用于做功，而其余的 75% 能量则是损耗掉了。
损耗掉的能量包括排气管排出的废气带走的内能和传给散热器散失的内能。排出的废气主要是 CO2 和 H2O，CO2 是导致全球气候变暖的温室气体。废气中还有CO、NO、NO2 以及未燃烧的碳氢化合物，这些都是有毒的物质。而用于做功的 25% 的能量中，大约有 30% 用于发动机的水箱循环和空调工作，大约有 17% 消耗在传动装置上，只有 53% 用于驱动车轮推动汽车前进。汽车前进时，需要克服地面阻力和空气阻力，空气阻力随着汽车速度的提高而增加。综合考虑上述各种因素，整辆汽车的总效率约为13%。2011 年，我国汽车保有量已突破 1 亿辆，年需要燃油超过 2 亿吨。汽车能量消耗约占国民经济总能量消耗的 57%。汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染的大幅度增加。
汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（　　）
A．甲冲程是通过做功使燃料内能增大 B．乙冲程是排气冲程，排出废气，带走大部分热量 C．丙冲程是把机械能转化为内能，使汽车获得动力 D．丁冲程是吸气冲程，吸入汽油和空气的混合物
（九上·浙江月考）老师用如右图 1所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
（1）图 1实验中能量转化方式与图 2 中汽油机的哪个冲程相同？________，它的能量转化是__________________________ 。 （2）该四冲程汽油机的工作冲程顺序是 ____________
（2018秋•惠山区期中）“卡路里”简称“卡，是热量的另一个单位，现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的：在一个标准大气压下，1克水温度升高1℃吸收的热量。那么1卡＝　 　焦耳。一辆汽车发动机的效率是35%，那么该车完全燃烧1kg汽油做的有用功是　 　 　 　J．[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q汽＝4.6×107J/kg]
（2018秋•惠城区月考）下表为几种燃料的热值，由表可知：几种燃料的热值单位：J/kg
（1）完全燃烧5kg木炭放出的热量是　 　J。（2）柴油的热值　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）酒精的热值，说明完全燃烧质量相同的柴油和酒精时， 　 　放出的热量多。